CN104495912A - 一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料及其制备方法。其特点是：该甲醛气敏材料是由氧化铟螺旋纳米线立方周期性排列而成，纳米线之间由长度2-5纳米的氧化铟纳米棒连接，纳米线的直径为4-8纳米，并且同时具有三种不同尺寸即2-4纳米、5-8纳米、10-17纳米的介孔。本发明具有如下技术效果：1)材料独特、具有大中小三种不同的介孔分布有利于气体分子的扩散，加快了响应恢复速度：本发明提供的三重介孔氧化铟由氧化铟螺旋纳米线立方周期性排列而成，三种介孔的分布比例可以通过调节介孔氧化硅模板的孔径和联通性及硝酸铟与介孔氧化硅的质量比来控制,纳米线之间的空隙有利于气体分子的扩散,加快了响应恢复速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料及其制备方法。
背景技术
众所周知，甲醛是一种重要的的化工原料，广泛应用于合成树脂、表面活性剂、塑料、橡胶、皮革、造纸、染料、制药、农药、照相胶片、炸药、建筑材料以及消毒、熏蒸和防腐等行业，但同时甲醛气体能强烈刺激人体粘膜、具有致癌性、属于高毒物，因此对甲醛的有效检测是特别重要的。
目前甲醛气体的检测方法主要有分光光度法、色谱法、荧光法、电化学法，但这些方法仍然存在一些不足，如设备昂贵、操作复杂、检测时间长、不能现场实时检测等。甲醛半导体气敏传感器是指将对甲醛敏感的金属氧化物半导体加上电极和加热电阻制备成的气敏传感器，它具有结构简单、灵敏度高、性能稳定、成本低、易于小型化和便携化等特点，可以对甲醛进行实时检测，具有很大的应用前景。作为其中关键部分的甲醛气敏材料通常采用的是铟、锡、铁等金属的氧化物或复合氧化物。如Li等人采用In2O3空心微球作为敏感材料对80ppm甲醛灵敏度为12(Li B.X.；Xie Y.；Jing M.；Rong G.X.；Tang Y.C.；Zhang G.Z.,In2O3hollow microspheres:Synthesis from designed In(OH)3precursors and applications in gas sensorsand photocatalysis,Langmuir,22(2006)9380-9385)；Wu等人采用α-Fe2O3纳米棒作为敏感材料对50ppm甲醛灵敏度为8(Wu C.Z.；Yin P.；Zhu X.；OuYang C.Z.；Xie Y.,Synthesis of hematite(α-Fe2O3)nanorods:Diameter-sizeand shape effects on their applications in magnetism,lithium ion battery,andgas sensors,Journal of Physical Chemistry B,110(2006)17806-17812)；Xu等人采用ZnO与ZnSnO3的复合物作为敏感材料对50ppm甲醛灵敏度为33(Xu J.；Jia X.；Lou X.；Xi G.；Han J.；Gao Q.,Selective detection of HCHOgas using mixed oxides of ZnO/ZnSnO3,Sensors and Actuators B:Chemical,120(2007)694-699)；Lai等人采用有序银-氧化铟复合纳米棒阵列为敏感材料在工作温度为300℃时对85ppm甲醛灵敏度达到110(Lai,X.,et al.,Ordered array of Ag–In2O3composite nanorods with enhanced gas-sensingproperties，Scripta Materialia,67(2012):293-296)。但是灵敏度高、稳定性好、工作温度低的甲醛气敏材料仍然有待进一步开发。
发明内容
本发明的目的是提供一种灵敏度、稳定性好，工作温度低的三重介孔氧化铟甲醛气敏材料；
本发明的目的之二是提供一种上述甲醛气敏材料的制备方法。
一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料，其特别之处在于：该甲醛气敏材料是由氧化铟螺旋纳米线立方周期性排列而成，纳米线之间由长度2-5纳米的氧化铟纳米棒连接，纳米线的直径为4-8纳米，并且同时具有三种不同尺寸即2-4纳米、5-8纳米、10-17纳米的介孔。
一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料的制备方法，其特别之处在于，包括如下步骤：
a)、取表面活性剂P123、水与浓盐酸，该三者的质量比范围1：4-7：1-2，在35-45℃下混合，搅拌1-12小时直到表面活性剂全部溶解并且分散均匀，然后加入前述混合后溶液重量1-2％的正丁醇，搅拌1-3小时后，加入前述混合后溶液重量3-6％的TEOS，搅拌24-48小时后，转移到容器中，接着在35-100℃水热反应1-5天，自然冷却后经抽滤固液分离、用水洗涤、干燥，即得到含表面活性剂的介孔氧化硅；
b)、将得到的含表面活性剂的介孔氧化硅在空气中500-900℃煅烧3-10小时，得到不含表面活性剂的介孔氧化硅；
c)、将步骤b)得到的介孔氧化硅分散到硝酸铟乙醇溶液中，该介孔氧化硅、乙醇和硝酸铟三者的质量比1：5-15：0.3-1.5，在5-80℃搅拌浸渍，从而使铟盐溶液进入介孔氧化硅的孔道中，持续搅拌至乙醇挥发完毕，在空气中于300-500℃煅烧2-10h；
d)、按比例向每1g煅烧后得到的产物中加入10-50mL浓度2-10M的NaOH溶液，搅拌后离心过滤以除去介孔氧化硅硬模板，即得到三重介孔氧化铟甲醛气敏材料。
步骤a)中的容器是指聚四氟乙烯瓶。
步骤a)中的干燥是指室温自然干燥。
步骤c)中控制煅烧升温速率为0.5-2.5℃/min。
本发明具有如下技术效果：1)材料独特、具有大中小三种不同的介孔分布有利于气体分子的扩散，加快了响应恢复速度：本发明提供的三重介孔氧化铟由氧化铟螺旋纳米线立方周期性排列而成，纳米线之间具长度2-5纳米的连接，三种介孔的分布比例可以通过调节介孔氧化硅模板的孔径和联通性及硝酸铟与介孔氧化硅的质量比来控制,纳米线之间的空隙有利于气体分子的扩散,加快了响应恢复速度；2)纳米线之间具有长度为2-5nm连接，减少了纳米线相互之间的接触，能减少高温下烧结现象和比表面积损失带来的灵敏度下降，增强了热稳定性；3)纳米线的直径可以通过调节介孔氧化硅模板的孔径来控制，相应的可以改变其气敏性质；4)工作温度低为190℃。
附图说明
附图1为本发明实施例1所得三重介孔氧化铟的孔分布图谱，表明所得材料具有三种不同尺寸的介孔分布；
附图2为本发明实施例1所得三重介孔氧化铟的TEM图片，表明所得材料具有有序的介孔结构；
附图3为本发明实施例1所得三重介孔氧化铟对不同浓度甲醛气体的气敏响应曲线，表明所得材料在190℃工作温度时对甲醛气体具有非常高的灵敏度。
具体实施方式
本发明提供了一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料：
1、该甲醛气敏材料是由氧化铟螺旋纳米线立方周期性排列而成；
2、纳米线之间由长度2-5纳米的氧化铟纳米棒连接(氧化铟螺旋纳米线形成于介孔氧化硅模板的两套方向不同的螺旋孔道中，螺旋孔道之间是氧化硅孔壁，氧化硅孔壁上具有贯穿孔壁的连通孔，氧化铟纳米棒形成于氧化硅孔壁连通孔中，连接两套相邻的氧化铟螺旋纳米线，氧化铟纳米棒连接长度相当于氧化硅孔壁厚度；介孔氧化硅模板螺旋孔道和连通孔尺寸的大小以及硝酸铟与介孔氧化硅的比例决定了硝酸铟在从孔道外孔道内的扩散距离：螺旋孔道和连通孔尺寸比较小且硝酸铟与介孔氧化硅的比例较小时，硝酸铟一般只在其中一套孔里扩散，最后只形成一套氧化铟螺旋纳米线，此时相邻螺旋纳米线之间的距离相当于原有介孔氧化硅螺旋孔道直径加上两倍氧化硅孔壁厚度，产生10-17纳米的大介孔；螺旋孔道和连通孔尺寸比较大且硝酸铟与介孔氧化硅的比例较大时，硝酸铟能通过连通孔在两套孔里扩散，最后形成两套氧化铟螺旋纳米线，并且两套氧化铟螺旋纳米线由氧化铟纳米棒连接，此时相邻螺旋纳米线之间的距离相当于原有介孔氧化硅孔壁厚度，产生2-4纳米的小介孔；螺旋孔道和连通孔尺寸以及硝酸铟与介孔氧化硅的比例适中时，硝酸铟在介孔氧化硅螺旋孔道和连通孔中的扩散呈现出一定的梯度，在接近介孔氧化硅表面的区域硝酸铟能通过连通孔在两套孔里扩散，产生小介孔，在接近介孔氧化硅中心的区域由于扩散阻力只在其中一套孔里扩散，产生大介孔，而在这两种区域间硝酸铟能通过连通孔在两套孔里扩散，但是在连通孔里形成的氧化铟纳米棒连接数量和牢固程度比较低，形成的两套氧化铟螺旋纳米线会发生一定程度的错位，此时相邻螺旋纳米线之间的距离将大于原有介孔氧化硅孔壁厚度，产生5-8纳米的介孔)；
3、纳米线的直径为4-8纳米，并且同时具有三种尺寸(2-4纳米、5-8纳米、10-17纳米)不同的介孔。只有小介孔的介孔氧化铟结构稳定性好但是不利于气体传输扩散，只有大介孔的介孔氧化铟气体传输扩散性能好但结构稳定性差，作为气敏材料使用时易发生烧结造成灵敏下降，本发明所提出的三重介孔氧化铟材料兼具高的介孔结构稳定性和优异的传质性能，从而表现出高的甲醛气敏性能(见附图3)。
本发明还提供了一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料的制备方法：
a)、6.0g表面活性剂P123，216g水与11.8g浓盐酸在35℃下混合，搅拌1-12小时直到表面活性剂全部溶解并且分散均匀，然后加入6g正丁醇16.72g，搅拌2小时后，加入12.9g正硅酸乙酯TEOS，搅拌24小时后，转移到一聚四氟乙烯瓶中,接着35-100℃水热反应1天，自然冷却后经抽滤、洗涤、室温自然干燥，即含表面活性剂的介孔氧化硅；
b)、前面所得样品表面活性剂P123通过在空气中550℃煅烧6小时除去后得不含表面活性剂的介孔氧化硅；
c)、以0.6g步骤b处理过的介孔氧化硅为硬模板，将其分散到10g乙醇中，加入0.2-1.0g硝酸铟，在40℃搅拌浸渍，以使得铟盐溶液进入介孔氧化硅的孔道中，持续搅拌挥发溶剂后，在空气中于500℃煅烧3小时，煅烧升温速率为1℃/min；
d)、向煅烧后的产物中加入2M NaOH溶液，搅拌后离心过滤以除去介孔氧化硅模板，即得到本发明的三重介孔氧化铟材料。
所述步骤a中水热反应温度35-100℃，水热反应温度过高所得介孔氧化硅不能用其为模板制备出三重介孔氧化铟材料；
所述步骤c中硝酸铟与介孔氧化硅的质量比为0.5-1.5:1，硝酸铟与介孔氧化硅的质量比太小不能得到有序的介孔氧化铟、太大则只能得到双介孔或单介孔的氧化铟，搅拌浸渍的温度为5-80℃，煅烧温度为300-500℃，升温速率为0.5-2.5℃/min，煅烧时间为2-10h；
所述步骤d中的氢氧化钠溶液的浓度为2-10M。
实施例1：
取6.0g表面活性剂P123，216g水与11.8g浓盐酸(37.5％，下同)在35℃下混合，搅拌12小时使表面活性剂全部溶解并且分散均匀，然后加入6g正丁醇，搅拌2小时后，加入12.9g正硅酸乙酯TEOS，搅拌24小时后，转移到一聚四氟乙烯瓶中，接着40度水热反应1天，自然冷却后经抽滤固液分离、用水洗涤、室温自然干燥，即得到含表面活性剂的介孔氧化硅。再将前面所得样品(含表面活性剂的介孔氧化硅，下同)中的表面活性剂P123通过在空气中550度煅烧6小时除去后，得到有序介孔氧化硅。所得的有序介孔氧化硅比表面积691m2/g，孔体积0.52cm3/g，孔尺寸约为4.8nm。
以0.6g上述处理过的介孔氧化硅为硬模板，将其分散到10g乙醇中，加入0.6g硝酸铟，在40℃搅拌浸渍，以使得铟盐溶液进入介孔氧化硅的孔道中，持续搅拌至乙醇挥发完毕，在空气中于500℃煅烧3小时，煅烧升温速率为1℃/min；向煅烧后的产物中加入100毫升2M NaOH溶液，搅拌后12小时后离心过滤以除去氧化硅模板，即得到本发明的三重介孔氧化铟材料，该材料比表面积165m2/g，孔体积0.33cm3/g。如图3所示，材料具有3种不同大小的介孔分布。
实施例2：
取6.0g表面活性剂P123，216g水与11.8g浓盐酸在35℃下混合，搅拌1-12小时直到表面活性剂全部溶解并且分散均匀，然后加入6g正丁醇，搅拌2小时后，加入12.9g正硅酸乙酯TEOS，搅拌24小时后，转移到一聚四氟乙烯瓶中，接着80度水热反应1天，自然冷却后经抽滤固液分离、用水洗涤、室温自然干燥，即得到含表面活性剂的介孔氧化硅。再将前面所得样品中的表面活性剂P123通过在空气中550度煅烧6小时除去后，得到有序介孔氧化硅。所得的有序介孔氧化硅比表面积809m2/g，孔体积0.66cm3/g，孔尺寸约为6.5nm。
以0.6g上述处理过的介孔氧化硅为硬模板，将其分散到10g乙醇中，加入0.76g硝酸铟，在40℃搅拌浸渍，以使得铟盐溶液进入介孔氧化硅的孔道中，持续搅拌至乙醇挥发完毕，在空气中于500℃煅烧3小时，煅烧升温速率为1℃/min；向煅烧后的产物中加入100毫升2M NaOH溶液，搅拌后12小时后，即得到本发明的三重介孔氧化铟材料，该材料比表面积165m2/g，孔体积0.26cm3/g。
实施例3：
取6.0g表面活性剂P123，216g水与11.8g浓盐酸在35℃下混合，搅拌1-12小时直到表面活性剂全部溶解并且分散均匀，然后加入6g正丁醇16.72g，搅拌2小时后，加入12.9g正硅酸乙酯TEOS，搅拌24小时后，转移到一聚四氟乙烯瓶中,接着100度水热反应1天，自然冷却后经抽滤固液分离、用水洗涤、室温自然干燥，即得到含表面活性剂的介孔氧化硅。再将前面所得样品中的表面活性剂P123通过在空气中550度煅烧6小时除去后，得到有序介孔氧化硅。所得的有序介孔氧化硅比表面积860m2/g，孔体积0.76cm3/g，孔尺寸约为7.9nm。
以0.6g上述处理过的介孔氧化硅为硬模板，将其分散到10g乙醇中，加入0.88g硝酸铟，在40℃搅拌浸渍，以使得铟盐溶液进入介孔氧化硅的孔道中，持续搅拌至乙醇挥发完毕，在空气中于500℃煅烧3小时，煅烧升温速率为1℃/min；向煅烧后的产物中加入100毫升2M NaOH溶液，搅拌后12小时后，即得到本发明的三重介孔氧化铟材料，该材料比表面积100m2/g，孔体积0.20cm3/g。
实施例4：
取6.0g表面活性剂P123，216g水与11.8g浓盐酸在35℃下混合，搅拌1-12小时直到表面活性剂全部溶解并且分散均匀，然后加入6g正丁醇16.72g，搅拌2小时后，加入12.9g正硅酸乙酯TEOS，搅拌24小时后，转移到一聚四氟乙烯瓶中,接着100度水热反应1天，自然冷却后经抽滤固液分离、用水洗涤、室温自然干燥，即得到含表面活性剂的介孔氧化硅。再将前面所得样品中的表面活性剂P123通过在空气中550度煅烧6小时除去后，得到有序介孔氧化硅。所得的有序介孔氧化硅比表面积860m2/g，孔体积0.76cm3/g，孔尺寸约为7.9nm。
以0.6g上述处理过的介孔氧化硅为硬模板，将其分散到10g乙醇中，加入0.6g硝酸铟，在40℃搅拌浸渍，以使得铟盐溶液进入介孔氧化硅的孔道中，持续搅拌至乙醇挥发完毕，在空气中于500℃煅烧3小时，煅烧升温速率为1℃/min；向煅烧后的产物中加入100毫升2M NaOH溶液，搅拌后12小时后，即得到本发明的三重介孔氧化铟材料。
实施例5：
取6.0g表面活性剂P123，216g水与11.8g浓盐酸在35℃下混合，搅拌1-12小时直到表面活性剂全部溶解并且分散均匀，然后加入6g正丁醇16.72g，搅拌2小时后，加入12.9g正硅酸乙酯TEOS，搅拌24小时后，转移到一聚四氟乙烯瓶中,接着100度水热反应1天，自然冷却后经抽滤固液分离、用水洗涤、室温自然干燥，即得到含表面活性剂的介孔氧化硅。再将前面所得样品中的表面活性剂P123通过在空气中550度煅烧6小时除去后，得到有序介孔氧化硅。所得的有序介孔氧化硅比表面积860m2/g，孔体积0.76cm3/g，孔尺寸约为7.9nm。
以0.6g上述处理过的介孔氧化硅为硬模板，将其分散到10g乙醇中，加入0.7g硝酸铟，在40℃搅拌浸渍，以使得铟盐溶液进入介孔氧化硅的孔道中，持续搅拌至乙醇挥发完毕，在空气中于500℃煅烧3小时，煅烧升温速率为1℃/min；向煅烧后的产物中加入100毫升2M NaOH溶液，搅拌后12小时后，即得到本发明的三重介孔氧化铟材料。
实施例6：
取6.0g表面活性剂P123，216g水与11.8g浓盐酸在35℃下混合，搅拌1-12小时直到表面活性剂全部溶解并且分散均匀，然后加入6g正丁醇16.72g，搅拌2小时后，加入12.9g正硅酸乙酯TEOS，搅拌24小时后，转移到一聚四氟乙烯瓶中,接着35度水热反应1天，自然冷却后经抽滤固液分离、用水洗涤、室温自然干燥，即得到含表面活性剂的介孔氧化硅。再将前面所得样品中的表面活性剂P123通过在空气中550度煅烧6小时除去后，得到有序介孔氧化硅。
以0.6g上述处理过的介孔氧化硅为硬模板，将其分散到10g乙醇中，加入0.88g硝酸铟，在40℃搅拌浸渍，以使得铟盐溶液进入介孔氧化硅的孔道中，持续搅拌至乙醇挥发完毕，在空气中于500℃煅烧3小时，煅烧升温速率为1℃/min；向煅烧后的产物中加入100毫升2M NaOH溶液，搅拌后12小时后，即得到本发明的三重介孔氧化铟材料。
Claims (5)
1.一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料，其特征在于：该甲醛气敏材料是由氧化铟螺旋纳米线立方周期性排列而成，纳米线之间由长度2-5纳米的氧化铟纳米棒连接，纳米线的直径为4-8纳米，并且同时具有三种不同尺寸即2-4纳米、5-8纳米、10-17纳米的介孔。
2.一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)、取表面活性剂P123、水与浓盐酸，该三者的质量比范围1：4-7：1-2，在35-45℃下混合，搅拌1-12小时直到表面活性剂全部溶解并且分散均匀，然后加入前述混合后溶液重量1-2％的正丁醇，搅拌1-3小时后，加入前述混合后溶液重量3-6％的TEOS，搅拌24-48小时后，转移到容器中，接着在35-100℃水热反应1-5天，自然冷却后经抽滤固液分离、用水洗涤、干燥，即得到含表面活性剂的介孔氧化硅；
b)、将得到的含表面活性剂的介孔氧化硅在空气中500-900℃煅烧3-10小时，得到不含表面活性剂的介孔氧化硅；
c)、将步骤b)得到的介孔氧化硅分散到硝酸铟乙醇溶液中，该介孔氧化硅、乙醇和硝酸铟三者的质量比1：5-15：0.3-1.5，在5-80℃搅拌浸渍，从而使铟盐溶液进入介孔氧化硅的孔道中，持续搅拌至乙醇挥发完毕，在空气中于300-500℃煅烧2-10h；
d)、按比例向每1g煅烧后得到的产物中加入10-50mL浓度2-10M的NaOH溶液，搅拌后离心过滤以除去介孔氧化硅硬模板，即得到三重介孔氧化铟甲醛气敏材料。
3.如权利要求2所述的一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料的制备方法，其特征在于：步骤a)中的容器是指聚四氟乙烯瓶。
4.如权利要求2所述的一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料的制备方法，其特征在于：步骤a)中的干燥是指室温自然干燥。
5.如权利要求2所述的一种三重介孔氧化铟甲醛气敏材料的制备方法，其特征在于：步骤c)中控制煅烧升温速率为0.5-2.5℃/min。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105060355A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-18 | 南京大学 | 一种超细RuO2纳米粒子的制备方法 |
| CN108508065A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-07 | 宁夏大学 | 一种超细骨架有序介孔铁酸镍甲苯气敏材料及其制备方法 |
| CN110713208A (zh) * | 2019-09-18 | 2020-01-21 | 宁夏大学 | 一种高比表面积有序大介孔二氧化钛材料及其制备方法 |
| CN111250090A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-09 | 宁夏大学 | 一种三重介孔四氧化三钴oer电催化材料及制备方法 |
| CN113842906A (zh) * | 2020-06-25 | 2021-12-28 | 现代自动车株式会社 | 用于通过氢化将二氧化碳转化为甲醇的催化剂及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101851002A (zh) * | 2009-03-31 | 2010-10-06 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种有序介孔氧化铟的合成方法 |
| CN102807217A (zh) * | 2012-07-11 | 2012-12-05 | 天津大学 | 一种制备粒子尺寸可调变的有序介孔金属氧化物材料的方法 |
| CN103353470A (zh) * | 2013-07-02 | 2013-10-16 | 天津大学 | 基于介孔氧化铟气敏材料的气体传感器及制备方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101851002A (zh) * | 2009-03-31 | 2010-10-06 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种有序介孔氧化铟的合成方法 |
| CN102807217A (zh) * | 2012-07-11 | 2012-12-05 | 天津大学 | 一种制备粒子尺寸可调变的有序介孔金属氧化物材料的方法 |
| CN103353470A (zh) * | 2013-07-02 | 2013-10-16 | 天津大学 | 基于介孔氧化铟气敏材料的气体传感器及制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| DOMINIK KLAUS等: "One-step synthesis of multi-modal pore systems in mesoporous In2O3: A detailed study", 《MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS》 * |
| XIANGWEI LIU等: "Synthesis and characterization of mesoporous indium oxide for humidity-sensing applications", 《SENSORS AND ACTUATORS B: CHEMICAL》 * |
| 赖小勇: "几种介孔材料的硬模板法制备及其气敏性质研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105060355A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-18 | 南京大学 | 一种超细RuO2纳米粒子的制备方法 |
| CN105060355B (zh) * | 2015-08-06 | 2017-01-18 | 南京大学 | 一种超细RuO2纳米粒子的制备方法 |
| CN108508065A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-07 | 宁夏大学 | 一种超细骨架有序介孔铁酸镍甲苯气敏材料及其制备方法 |
| CN110713208A (zh) * | 2019-09-18 | 2020-01-21 | 宁夏大学 | 一种高比表面积有序大介孔二氧化钛材料及其制备方法 |
| CN111250090A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-09 | 宁夏大学 | 一种三重介孔四氧化三钴oer电催化材料及制备方法 |
| CN113842906A (zh) * | 2020-06-25 | 2021-12-28 | 现代自动车株式会社 | 用于通过氢化将二氧化碳转化为甲醇的催化剂及其制备方法 |
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